用于监控长定子线性马达系统的磨损的方法和设备与流程

[0001]
本发明涉及根据方案1和方案7的前序部分的用于监控长定子线性马达系统的磨损的方法和设备。


背景技术：

[0002]
基本上例如从de 10 2013 218 389已知具有长定子线性马达的运输系统和由长定子线性马达单独驱动的运输车辆(transport vehicle)(梭式件(shuttle))，以及用于将运输车辆分配到不同运输道的动态磁轨切换器。
[0003]
磁轨切换器的功能基于以下原理：流经轨道切换器区域中横着配置的定子的电流产生在横向上作用于相应车辆/梭式件上的拉力或推力和/或减小拉动法向力。这能够按选定的方式进行更改，以将各个车辆/梭式件引导至指定的运输道。
[0004]
为了可靠的轨道切换器功能，需要诸如通过磁阻尽可能均匀的横向力，特别是法向力。法向力取决于各种参数，诸如磁气隙的宽度和相应运输车辆上磁反应元件的磁化强度。
[0005]
由于制造公差和车辆辊的操作磨损，在驱动技术方面对称构造的车辆/梭式件的两侧会出现不同的气隙尺寸。存在的问题是，对称的间隙尺寸对于可靠的轨道切换器功能至关重要。十分之几毫米的不对称会导致比轨道切换器的致动力大的不受控制的横向力或法向力。这于是导致轨道切换器的故障。由于气隙影响马达的诸如力因数和反电动势(bemf)的性能，因此安装于一侧的马达段的马达操作也发生了变化。
[0006]
因此，需要对能够轨道切换的长定子线性马达系统的磨损进行预测性监控，特别是为了防止轨道切换器故障，并且还在正常的马达操作期间对能够轨道切换的长定子线性马达系统的磨损进行预测性监控。换句话说，应尽早识别出并且更换或修理故障的车辆/梭式件(特别是那些具有磨损辊的车辆/梭式件)。


技术实现要素：

[0007]
所给出的目的通过根据方案1的方法得以实现。据此，该方法用于监控长定子线性马达系统的磨损，该长定子线性马达系统包括具有定子的至少一个马达列和由此电磁驱动的至少一个运输车辆。根据本发明，使用传感器测量由运输车辆横向于运输车辆的运输方向以电磁方式和/或机械方式施加于马达列的力或者由运输车辆以这种方式施加于两个相对布置的马达列的差分力。
[0008]
可以分别在操作期间或产品流中连续地进行监控。例如，能够在使用力传感器的操作过程中连续地测量和评估运输车辆和马达列之间的法向力。这能够在单侧完成，在这种情况下，测量了绝对法向力，也能够在两侧完成，在这种情况下，确定了差分法向力。随后能够为了临界值而检查测得的力。
[0009]
在一侧随时间增大的横向力表明运输车辆的辊磨损。以此方式能够预测到即将发生的故障，特别是预测由于运输车辆与马达列之间的距离太小而导致的故障。
[0010]
由运输车辆电磁地施加于马达列的定子的力/差分力优选地是横向力，特别地是法向力。这允许直接得出关于定子和运输车辆的磁反应元件之间的间隙宽度的结论。
[0011]
由运输车辆机械地施加于马达列的导轨的力优选地是横向力，特别地是法向力。然后，横向力从运输车辆的辊传递到导轨，并且还允许得出关于定子和运输车辆的磁反应元件之间的间隙宽度的可靠结论。
[0012]
所测得的力/差分力优选地表示实际值，并因此与允许的最大值进行比较。这使得能够对即将发生的故障的可能性进行持续评估，并且还可能对该可能性进行趋势分析。
[0013]
最大允许值优选地比形成在长定子线性马达系统上的用于运输车辆的轨道切换器的最小横向致动力小。以此方式，能够预测轨道切换器的即将发生的故障，目的是及时更换和/或维修故障的运输车辆。优选地，由机器检验所测得的力/差分力是否在马达系统的允许的工作范围内，该工作范围限定在允许的最大值和允许的最小值之间。例如，与长定子马达系统相关联的处理单元将至少一个测得的实际值与对应于允许工作范围的预定设定值范围进行比较。
[0014]
换句话说，为使长定子马达系统正确操作而测得的力/差分力用于提供在预定的上限和下限之间的允许的测量值。这使得马达系统即使在没有轨道切换器的情况下也能够长期地正确操作。
[0015]
所测得的力/差分力优选地是在马达列的力测量区域中的定子与运输车辆的磁反应元件之间的距离(特别是间隙)的宽度的度量。这允许得出有关辊磨损的结论。
[0016]
所提出的目的还通过根据方案7的设备来实现。据此，该设备用于监控长定子线性马达系统的磨损，并且包括具有定子的至少一个马达列和由此电磁驱动的至少一个运输车辆。根据本发明，该设备还包括测量装置，该测量装置特别地安装于马达列，用于测量由运输车辆横向于运输车辆的运输方向施加于马达列的力。获得了与根据本发明的方法相同的优点。
[0017]
马达列优选地包括框架和安装于框架的至少一个定子，并且测量装置包括至少一个载荷计，该载荷计配置在定子和框架之间，用于测量作用于定子的电磁拉力。通过将定子与框架等之间的载荷计拉开能够进行简单的力测量。
[0018]
马达列优选地包括框架和安装于框架的导轨，运输车辆包括随着运输车辆横着行进的辊，并且测量装置包括配置于导轨和框架之间的至少一个载荷计，用于测量作用于导轨的压力。这使得能够通过将载荷计的安装元件在导轨和框架之间压在一起、拉开或滑动来进行各种力测量。
[0019]
测量装置优选地包括至少一个载荷计，该至少一个载荷计以力配合的方式插入马达列的框架与定子之间和/或插入框架与用于运输车辆的横向导轨之间。载荷计对于在生产操作中进行永久监控是可靠且经济的。
[0020]
优选地，两个马达列形成有在运输车辆的两侧的测量装置，用于测量由运输车辆横向于运输车辆的运输方向施加于马达列的差分力。这对于监控轨道切换器的进入区域特别有用。
[0021]
马达列优选地位于长定子线性马达系统的轨道切换器的进入区域中。在该区域中布置有在运输车辆的任一侧的马达列，马达列被施加的横向力对于轨道切换器的正确切换器功能起决定性作用。因此，能够可靠地评估轨道切换器的可操作性。
[0022]
优选地，测量装置配置在马达列的直线部分中。在理想情况下，在运输车辆的两侧会出现对称的横向力，因此差分法向力理想地等于零。在那里监控特别容易并且能够提供信息。
[0023]
测量装置优选地被构造成测量横向法向力。通过与相关的致动力进行比较，这简化了间隙宽度的可靠估计和轨道切换器功能的预测。
[0024]
该设备还优选地包括处理单元，处理单元用于将由测量装置测量的实际值与设定值或设定值范围相比较，特别地，处理单元用于将由测量装置测量的实际值与所允许的最大值相比较、与横向于运输方向作用于马达列的力相比较和/或与作用于相对布置的马达列的差分力相比较。这使得能够对实际状态以及基于实际状态的趋势分析进行广泛的评估。
附图说明
[0025]
通过附图示出了本发明的优选实施方式，其中：
[0026]
图1示出了长定子线性马达系统的轨道切换器的图；
[0027]
图2示出了轨道切换器的进入区域的俯视图；
[0028]
图3示出了穿过长定子线性马达系统的示意性截面图，以说明潜在的问题；
[0029]
图4示出了测量装置的第一实施方式的示意性截面图；
[0030]
图5示出了测量装置的第二实施方式的示意性截面图；
[0031]
图6示出了测量装置的第三实施方式的示意性截面图；以及
[0032]
图7示出了从上方观察的第四实施方式的示意性截面图。
具体实施方式
[0033]
图1和图2示出了具有相对布置的马达列2、3的长定子线性马达系统1的一部分，各马达列均包括框架4和安装于框架4的电磁定子5以及用于运输车辆7(梭式件)的横向导轨6。运输车辆7包括与定子5相互作用的磁反应元件8和沿着导轨6行进的辊9。如本身已知的，长定子线性马达系统1的这些部件用于运输填充系统中的容器或类似产品部件，因此下面不再赘述。
[0034]
在图1和图2中还能够看到轨道切换器10，在轨道切换器10的下游，用于运输车辆7的运输路径沿着一个马达列2或另一马达列3继续。适当的电流流过分别致动的马达列2或3的定子5，运输车辆7被横着拉得如此牢固，以至于即使在轨道切换器10的下游，运输车辆7也继续沿着致动的马达列2、3被引导。这本身也是已知的。
[0035]
大体上如图3中所示，根据在定子5和磁反应元件8之间有效的气隙11的宽度，在运输车辆7与相应的马达列2、3之间作用有拉力12、13。气隙11越宽，力12、13越小，反之亦然。能够以绝对的方式测量彼此相反的力12、13，并使得能够从中计算出差分力14。
[0036]
力12、13、14是相对于运输车辆7的运输方向7a的横向力(特别是法向力)。
[0037]
根据图4的实施方式包括测量装置15，测量装置15具有用于测量力12的第一载荷计16和/或具有用于测量相反方向上的力13的第二载荷计17。载荷计16、17均安装于框架4和定子5，特别地布置在相关联的马达列2、3的框架4和定子5之间。载荷计16、17然后测量框架4和定子5之间的拉力。换言之，定子5然后优选地通过载荷计16、17安装于框架4。
[0038]
测量装置15优选地检测作用于马达列2、3的差分力14。这种测量的变型能够在轨道切换器10上游的平行行进区域中和/或在任一侧的直线马达列2、3的专用监控段内。在长定子线性马达系统1的独立的或单侧的分段上也能够测量单侧的力12、13。
[0039]
根据图5的实施方式用于测量力22、23，辊9利用力22、23压靠相关的导轨6。力22、23在运输车辆7与相应的马达列2、3之间沿法向力方向24起作用。
[0040]
为此，存在一种测量装置25，其具有用于测量力22的第一载荷计26和/或具有用于测量相反方向上的力23的第二载荷计27。载荷计26、27均安装于框架4并安装于导轨6，特别地安装于相关联的马达列2、3的框架4和导轨6之间，并例如测量框架4与导轨6之间的推力或压力。这意味着测量施加于导轨6的法向力，该法向力被作用为推开导轨6。
[0041]
然后，测量装置25优选地检测沿法向力方向24直接作用于各个导轨6的力22或23。于是不需要差分测量。测量的这种变型能够在轨道切换器10上游的平行行进区域中和/或在任一侧的直线马达列2、3的专用监控段内。在长定子线性马达系统1的独立的分段上也能够测量单侧的力22、23。
[0042]
根据测量的力12、13、14、22、23能够推断辊9的渐进和/或严重磨损或与长定子线性马达系统1的目标状态的其它偏差。
[0043]
因此，本发明允许直接表示运输车辆7与马达列2、3之间的当前力的状况，这对于基于轨道切换器的触发致动力可靠地预测轨道切换器功能起决定性作用。
[0044]
因此，本发明能够提高轨道切换器10的过程可靠性，并减少运输系统整体自发发生的错误状态。运输车辆7和/或个别部件(特别是运输车辆7的辊9)能够根据需要并因此以经济的方式更换。
[0045]
能够识别功能临界的运输车辆7，然后手动更换。还能够是自动化的变型，其中功能临界的运输车辆7通过轨道切换器转向，并且作为备件引入重建的或新的运输车辆7。
[0046]
下面将说明不根据本发明的用于监控磨损的其它选择。
[0047]
例如，能够测量运输车辆传递给导轨的振动作为辊磨损的指示。还能够想到单侧变型。例如，于是将振动传感器(未示出)安装于导轨。由于运输车辆上的辊磨损导致了导轨以限定的方式振动，因此能够由振动传感器记录该振动。能够通过数字评估振动的频率范围和振幅来监控辊的磨损。
[0048]
还能够测量辊的磨损，在此基础上能够得出关于运输车辆和马达列之间的力变化情况的结论。
[0049]
替代地，还能够想到例如通过利用超声波、激光等的行进路径测量直接测量车辆的定子和磁反应元件之间的气隙作为所产生的法向力的量度。
[0050]
结合上述本发明的至少一个实施方式或者单独地，能够使用基于感应电压的测量的用于控制长定子线性马达系统的磨损的其它监控方法。
[0051]
这种方法用于监控长定子线性马达系统的磨损，其具有至少一个带有定子的马达列和至少一个由此电磁驱动的运输车辆。
[0052]
此外，在定子的至少一个线圈绕组中通过在其上形成的磁反应元件来测量由移动的运输车辆感应的电压。
[0053]
该电压的水平取决于定子和磁反应元件之间有效的气隙宽度。气隙越宽，以这种方式测得的电压越小，反之亦然。
[0054]
气隙的宽度能够从所测量的电压中得出，其中考虑到影响所测量的电压的其它参数，例如，特别是反应元件相对于定子的相对速度和/或反应元件的磁场强度。
[0055]
下降到预定的最小宽度以下和/或气隙逐渐变窄的特定时间进程于是能够用作长定子线性马达系统磨损的评估标准。
[0056]
能够通过长定子线性马达系统的马达电子设备进行测量和评估感应的电压。
[0057]
运输车辆的速度能够通过单独的位置检测被检测到，例如通过独立的传感器系统来检测。内部安装的位置传感器通常用于位置检测。这引起对作为电压测量中的影响变量的速度做出补偿并且仅检测与监控磨损有关的参数的可能性。
[0058]
然后能够将测得的电压或可以由此计算出的法向力的值与临界值进行比较。
[0059]
用于监控长定子线性马达系统的磨损的相应设备包括至少一个具有定子的马达列和至少一个由此电磁驱动的运输车辆。此外，存在一种测量装置，用于借助于在运输车辆上形成的磁反应元件来测量定子的至少一个线圈绕组中的由移动的运输车辆感应的电压。
[0060]
该设备然后包括例如处理单元，用于评估如上所述参照该方法测量的电压。
[0061]
图6和图7示意性地示出了测量装置的第三实施方式的长定子线性马达系统1的截面，用于基于上述电压测量来监控辊的磨损。
[0062]
彼此相对布置的马达列2、3安装于框架(未示出)，并且包括电磁定子5和用于运输车辆7(梭式件)的横向导轨6。如针对其它实施方式已经说明的，运输车辆7均包括与定子5(优选为永磁体)相互作用的磁反应元件8以及沿着导轨6行进的辊9。
[0063]
以基本公知的方式，定子5包括在运输方向7a上排列的多个电磁线圈31。此外，在定子5的区域中存在沿输送方向7a排列的多个位置传感器32。还设有测量装置35，用于连续地测量在各个线圈31中感应的电压33和/或由此流动的电流34，并且仅示意性地示出。
[0064]
长定子线性马达系统1的磨损监控例如能够按照如下进行。
[0065]
运输车辆7的磁反应元件8(永磁体)根据各个运输车辆7的实际速度在各个线圈31中感应产生电压33。
[0066]
以这种方式感应的电压33的水平尤其取决于反作用元件8(永磁体)的强度、运输车辆7的速度以及各个线圈31与运输车辆7之间的气隙11。
[0067]
线圈31能够同时用于驱动运输车辆7。
[0068]
能够在线圈31的触点处测量感应电压33和/或感应电流34。
[0069]
能够通过读取位置传感器32来确定运输车辆7的实际位置和速度。
[0070]
能够从这种位置和/或速度信息以及与定子相关的控制电子设备的控制行为中计算出不同宽度的气隙11的标称感应电压。
[0071]
原则上能够使用已知的方法(诸如用于功率转换器的方法)来计算标称感应电压。
[0072]
通过比较计算和测量的电压33，于是能够确定实际存在的气隙11的宽度。
[0073]
基于传统的装置数据，能够获得诸如为此可能必需的反作用元件8(永磁体)的强度的关于长定子线性马达系统1的电磁特性的信息。
[0074]
气隙11的绝对感应测量方法和监控气隙11的宽度从初始值开始的相对变化的方法都是可能的。
[0075]
作为上述方法的替代或补充，还能够想到具有限定的减小的轨道切换器致动力的预定测试周期。于是，长定子线性马达系统会在无产品的情况下以自动方式进行试运行，并
在每次系统切换时或以固定间隔在限定的条件下进行试运行。在这种情况下，通过减小的切换器致动力来触发轨道切换器，从而能够通过故障激活来识别临界的运输车辆，并手动更换或以自动的方式排出。